第一單元、色度學(xué)基礎(chǔ)及人眼的視覺特性

1.1電視技術(shù)概論

1.2人眼的視覺特性※

1.3三基色原理和計(jì)色制※※2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)

★知識(shí)回顧★思考1：數(shù)字化電視的含義？真正的數(shù)字電視系統(tǒng)指的是什么？

①數(shù)字化電視是在傳統(tǒng)的模擬彩色電視的內(nèi)部加入了數(shù)字信號(hào)處理電路，接收的仍然是模擬電視信號(hào)，仍然屬于模擬電視的范疇。

②真正的數(shù)字電視是指：電視節(jié)目源的采集、制作、編輯、播出、傳輸、接收的全過程都采用數(shù)字編碼與數(shù)字傳輸技術(shù)。2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)思考2：什么叫人眼的視敏特性？用什么函數(shù)度量？

人眼在視覺上對(duì)380nm～780nm內(nèi)不同波長(zhǎng)但輻射功率相同的光具有不同的敏感程度（光亮感覺程度），稱為人眼的視敏特性?！粢暶艉瘮?shù)：◆相對(duì)視敏函數(shù)：2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)思考3：什么叫圖像對(duì)比度？

盡管人眼可以分辨的最大亮度和最小亮度值不同，人眼所能感受到的最大亮度與最小亮度的比值基本是個(gè)常數(shù)，稱為對(duì)比度，用C表示。2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)（1）彩色三要素:①物理含義：

●亮度：

亮度是光作用于人眼時(shí)引起的明亮程度的感覺。發(fā)光物體取決于輻射功率；不發(fā)光物體亮度取決于反射光功率。亮度、色調(diào)、色飽和度。

1.3三基色原理和計(jì)色制※※1、三基色原理2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)

色調(diào)就是彩色的種類，即是什么顏色，發(fā)光物體的色調(diào)取決于波長(zhǎng)；不發(fā)光物體的色調(diào)由照明光源和該物體的吸收、反射或透射特性共同決定?！裆{(diào)：●色飽和度：

色飽和度又稱色濃度，是指彩色光所呈現(xiàn)顏色的深淺程度。色飽和度越高顏色越深，反之則越淺。2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)①純單色光的飽和度為多少？②白光的飽和度為多少？色度：色調(diào)與色飽和度有時(shí)合稱為色度，既說明彩色光的顏色類別又說明顏色的深淺程度。

高飽和度的彩色光可以摻人白光而被沖淡，變成低飽和度的彩色光。色飽和度實(shí)質(zhì)上是表示某種色光被白光所沖淡的程度。思考問題：思考：高飽和度光如何變成低飽和度光？2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)

太陽光的輻射波譜范圍很廣，但是它的光譜分布會(huì)隨著時(shí)辰、季節(jié)和天氣的變化而變化，不便于用作實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)光源。▲電視演播室為什么要設(shè)立基準(zhǔn)光源？（2）基準(zhǔn)光源絕對(duì)黑體和色溫●絕對(duì)黑體

絕對(duì)黑體也稱全輻射體，是指不反射、不透射，完全吸收入射輻射的物體。它對(duì)所有波長(zhǎng)輻射的吸收系數(shù)均為1。重點(diǎn)理解！2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)②絕對(duì)黑體存在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停孩俳^對(duì)黑體現(xiàn)實(shí)生活中不存在，是理想化的模型。說明：2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)▲絕對(duì)黑體所輻射的光譜與它的溫度密切相關(guān)。絕對(duì)黑體的溫度越高，輻射的光譜中藍(lán)色成分越多，紅色成分越少。

光源的可見光譜與某溫度的絕對(duì)黑體輻射的可見光譜相同或相近時(shí)，絕對(duì)黑體的溫度稱為該光源的色溫，單位以絕對(duì)溫度開氏度(K)表示。

國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）對(duì)彩色電視中要用到的幾種基準(zhǔn)光源做出如下規(guī)定，常用的標(biāo)準(zhǔn)白光有A、B、C、D65和E光源5種?！裆珳?、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)(4)D65光源色溫為6504K的白光，相當(dāng)于白天的平均光照。它是PAL制彩色電視的白光標(biāo)準(zhǔn)光源。(1)A光源色溫為2854K的白光，光譜偏紅，相當(dāng)于充氣鎢絲白熾燈所產(chǎn)生的光。

(2)B光源色溫為4874K的白光，近似中午直射的太陽光。

(3)C光源色溫為6774K的白光，相當(dāng)于白天的自然光。它是NTSC制彩色電視白光標(biāo)準(zhǔn)光源。簡(jiǎn)單了解！2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)

(5)E光源色溫為5500K的等能量白光(E白)。它是為簡(jiǎn)化色度學(xué)計(jì)算所采用的一種假想光源，實(shí)際并不存在。

圖1-2標(biāo)準(zhǔn)光源的光譜分布2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)（3）人眼的彩色視覺特性◆人眼的彩色分辨力分辨力=①人眼對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力比對(duì)黑白細(xì)節(jié)的分辨力要低。大量的實(shí)驗(yàn)證明：2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)②人眼對(duì)不同彩色，分辨力也各不相同。如果眼睛對(duì)黑白細(xì)節(jié)的分辨力定義為100%，則實(shí)驗(yàn)測(cè)得人眼對(duì)各種顏色細(xì)節(jié)的相對(duì)分辨力用百分?jǐn)?shù)表示如表1-1所示。

表1-1人眼對(duì)各種顏色細(xì)節(jié)的相對(duì)分辨力

2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)

在彩色電視系統(tǒng)中傳送彩色圖像時(shí)，只傳送黑白圖像細(xì)節(jié)，而不傳送彩色細(xì)節(jié)，這樣做可減少電視圖像信號(hào)的帶寬。（大面積著色原理）人眼彩色分辨力特性，對(duì)我們的啟示：重點(diǎn)掌握！2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)（4）三基色原理▲三基色原理的內(nèi)容：

自然界中人眼所能觀察到的絕大多數(shù)顏色，都可以由3種相互獨(dú)立的基本顏色按一定的比例混合得到；相反，自然界中的任意一種顏色又可以被分解為不同比例的3種基色。①

所謂“相互獨(dú)立”的三基色，是指3中基色中的任意一種顏色都不能由其他兩種顏色混合產(chǎn)生，即三基色線性無關(guān)。三基色原理應(yīng)從下面幾方面理解：重點(diǎn)掌握！2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)

②3種基色的選擇，在原則上是獨(dú)立的。但由于紅、綠、藍(lán)3種顏色按不同比例混合，將比用另外3種顏色混合所獲得的顏色更廣泛、更豐富，電視系統(tǒng)常采用紅、綠、藍(lán)作為三基色，分別用R、G、B表示。③國(guó)際照明委員會(huì)規(guī)定了紅基色的波長(zhǎng)為700nm，綠基色的波長(zhǎng)為546.1nm，藍(lán)基色的波長(zhǎng)為435.8nm；它們的相對(duì)視敏函數(shù)分別為0.0041、0.975、0.0173。

④3種基色之間的比例，直接決定混合色的色調(diào)和色飽和度，混合比例相同時(shí)，色調(diào)是相同的。2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)思考：甲光和乙光有什么區(qū)別？甲光基色比例R：G：B=1：2：3乙光基色比例R：G：B=2：4：62、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)

⑤混合色的亮度等于參加混色的各個(gè)基色分量的亮度之和。

⑥攝像機(jī)把圖像分解成三基色信號(hào)，電視機(jī)又用三基色信號(hào)還原出原圖像的色彩。（5）混色方法：相加混色、相減混色①相加混色法

彩色電視中采用的將三種基色光按不同比例相加而獲得不同彩色光的方法。它有四種實(shí)現(xiàn)方式：直接相加混色法、時(shí)間混色法、空間混色法、生理混色法。三基色原理是彩色電視技術(shù)的基礎(chǔ)！2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)

⒈直接相加混色法：將三種不同亮度的基色光同時(shí)投射到一個(gè)全反射表面上，從而合成不同彩色。圖1-3相加混色圓圖2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)紅色+綠色=黃色綠色+藍(lán)色=青色藍(lán)色+紅色=紫色紅色+綠色+藍(lán)色=白色紅色+青色=白色綠色+紫色=白色藍(lán)色+黃色=白色適當(dāng)改變?nèi)獾膹?qiáng)度，可得到自然界中常見的彩色光。通過上面的相加混色圖可以看出：2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)

⒉時(shí)間混色法：將三種基色光按一定順序輪流投射到同一表面上，只要輪換速度足夠快，由于視覺暫留特性，人眼產(chǎn)生的彩色感覺就與三種基色直接混合時(shí)相同。

⒊空間混色法：將三種基色光分別投射到同一表面上鄰近的三個(gè)點(diǎn)上，只要這些點(diǎn)相距足夠近，由于人眼的分辨力有一定的限度，就能產(chǎn)生三種基色光混合的彩色感覺。

⒋生理混色法：利用兩只眼睛同時(shí)分別觀看兩種不同顏色的同一幅圖象，也可以獲得混色效果。2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)圖1-4色度三角形2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)②相減混色法：染料、涂料的混合，屬于顏色的減光過程。（1）RGB制及配色方程1.配色實(shí)驗(yàn)

給定一種彩色光，可通過配色實(shí)驗(yàn)來確定其所含三基色的比例，配色實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-5所示。實(shí)驗(yàn)裝置是由兩塊互成直角的理想白板將觀察者的視場(chǎng)一分為二，在一塊白板上投射待配色，另一塊白板上投射三基色。

重點(diǎn)掌握！2、計(jì)色制2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)圖1-5配色實(shí)驗(yàn)

2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)

調(diào)節(jié)三基色光的強(qiáng)度，直至兩塊白板上彩色光引起的視覺效果完全相同。記下三基色調(diào)節(jié)器上的光通量讀數(shù)，便可寫出配色方程

F＝R(R)+G(G)+B(B)

（1-3）①F表示待配彩色光。②(R)、(G)、(B)表示紅、綠、藍(lán)三基色的基色量。③R、G、B表示三基色的基色系數(shù)，即配色實(shí)驗(yàn)時(shí)三基色單元的個(gè)數(shù)。參數(shù)含義：2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)2基色量單位(R)、(G)、(B)規(guī)定(1)波長(zhǎng)為700nm、光通量為1lm的紅光作為一個(gè)紅基色單位，用(R)表示；

(2)波長(zhǎng)為546.1nm、光通量為4.5907

lm的綠光作為一個(gè)綠基色的單位，用(G)表示；

(3)波長(zhǎng)為435.8nm，光通量為0.0601

lm的藍(lán)光作為一個(gè)藍(lán)基色單位，用(B)表示。2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)3相對(duì)色系數(shù)及RGB色度圖∣F∣=(1R+4.5907G+0.0601B)lm令：m=R+G+B則：r=R/m，g=G/m，b=B/mRGB計(jì)色制下，任意彩色光F的光通量為：以r和g為變量就可以繪制出RGB色度圖。2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)圖1-6RGB色度圖思考：1、色度曲線上每個(gè)點(diǎn)代表什么？2、曲線內(nèi)和曲線外的點(diǎn)代表什么？2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)（2）XYZ制及色度圖1、引入XYZ計(jì)色制的原因？

配色實(shí)驗(yàn)的盡管物理意義明確，但由于存在負(fù)的相對(duì)色系數(shù)，進(jìn)行定量計(jì)算非常復(fù)雜。2、進(jìn)行坐標(biāo)變換：

(X)=0.4185(R)+0.0912(G)+0.0009(B)(Y)=-0.1587(R)+0.2524(G)+0.0025(B)(Z)=-0.0828(R)+0.0157(G)+0.1786(B)(1-4)2、三基色原理和計(jì)色系統(tǒng)

在XYZ計(jì)色制中，任何一種彩色的配色方程式可表示為

F=X（X）+Y（Y）+Z（Z）（1-5）式中，X、Y、Z為標(biāo)準(zhǔn)三色系數(shù)，(X)、(Y)、(Z)為標(biāo)準(zhǔn)三基色單位。3、XYZ計(jì)色制的特點(diǎn)①可根據(jù)F=X(X)+Y(Y)+Z(Z)方程式配出實(shí)際顏色,且三個(gè)色系數(shù)X、Y、Z均不為負(fù)。②規(guī)定系數(shù)Y在數(shù)值上等于彩色光的全部亮度,合成光的色度仍由X、Y、Z三個(gè)系